空芯PCF琺-珀干涉?zhèn)鞲衅鞯奶匦詫?shí)驗(yàn)研究.pdf

1、光纖F-P傳感器以其不受電磁干擾、適用范圍廣、分辨率高、易復(fù)用、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)受到人們的親睞?；贗LFE的結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)，本課題在前人的基礎(chǔ)上，對利用空芯光子晶體光纖制作的HCPCF F-P新型ILFE干涉?zhèn)鞲衅鲝膬?yōu)化制作、溫度/應(yīng)變/彎曲等特性以及初步應(yīng)用幾方面進(jìn)行了理論及實(shí)驗(yàn)研究，對HCPCF F-P傳感器的應(yīng)用具有重要的指導(dǎo)意義，得到了國家自然科學(xué)重點(diǎn)基金項(xiàng)目(批準(zhǔn)號(hào)：60537040)“新一代微納光纖傳感器基礎(chǔ)研究”的資助。課

2、題研究的具體工作總結(jié)如下：
　　 ⑴對HCPCF F-P干涉?zhèn)鞲衅鞯亩嗣嫒劢訐p耗進(jìn)行了測量及分析，測量結(jié)果顯示，對比度越高，端面損耗越小。在此基礎(chǔ)上，從電弧熔接機(jī)的放電能量和放電時(shí)間參數(shù)設(shè)置以及兩不同光纖的放置位置等方面對該傳感器的制作進(jìn)行了優(yōu)化，制作出了反射譜線對比度高、平整性好的不同腔長的HCPCF F-P干涉?zhèn)鞲衅鳌?br>　　 ⑵對HCPCF F-P干涉?zhèn)鞲衅鬟M(jìn)行了常溫和高溫特性實(shí)驗(yàn)研究。主要從壓強(qiáng)引起的應(yīng)變效應(yīng)、材料

3、熱膨脹效應(yīng)、熱光效應(yīng)幾個(gè)方面對HCPCF F-P干涉?zhèn)鞲衅鬟M(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)分析。結(jié)果表明，常溫下腔長改變主要是由熱膨脹效應(yīng)引起；高溫下，不僅熱膨脹效應(yīng)改變干涉腔腔長，熱光效應(yīng)也將對有效腔長產(chǎn)生影響；與其他實(shí)芯結(jié)構(gòu)光纖作為干涉腔制作的F-P干涉?zhèn)鞲衅飨啾?，HCPCF F-P具有溫度響應(yīng)低的特性，這是因?yàn)槎趸璧臒峁庀禂?shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于它的熱膨脹系數(shù)。
　　 ⑶對HCPCF F-P干涉?zhèn)鞲衅鬟M(jìn)行了應(yīng)變實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果顯示，高溫下3.75mm

4、的HCPCF F-P傳感器的應(yīng)變靈敏度約5.94nm/με，線性度約0.9997，溫度對應(yīng)變靈敏度的最大影響約1.5％，測量精度達(dá)0.08％FS，可測量應(yīng)變范圍約2082με。因此，該傳感器都具有應(yīng)變線性度和應(yīng)變靈敏度高、重復(fù)性好、測量應(yīng)變范圍大、耐高溫、以及溫度和應(yīng)變的交叉靈敏度小等特性。
　　 ⑷對HCPCF F-P干涉?zhèn)鞲衅鬟M(jìn)行了彎曲、扭曲特性及橫向負(fù)載特性實(shí)驗(yàn)研究。分析指出，由于空芯光子晶體光纖是帶隙型導(dǎo)光，彎曲損耗小，

5、因此HCPCF F-P干涉?zhèn)鞲衅鲗澢混`敏；在扭曲實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，當(dāng)HCPCF F-P發(fā)生扭曲時(shí)，其干涉條紋對比度不發(fā)生變化，但由于軸向應(yīng)力作用，HCPCF F-P的干涉相位隨著扭曲的增大而呈線性的增加；橫向負(fù)載特性研究的理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，由于橫向壓力改變了光子晶體光纖的微結(jié)構(gòu)，使HCPCF F-P的干涉條紋對比度降低，干涉相位變小，條紋向左漂移。
　　 ⑸利用HCPCF F-P干涉?zhèn)鞲衅鬟M(jìn)行了旋轉(zhuǎn)葉片準(zhǔn)動(dòng)態(tài)應(yīng)變測量的應(yīng)用研究